Catalysis by Di- and Polynuclear Metal Cluster Complexes (The Chemistry of Metal Clusters) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-VCH

作者:

出品人:

页数:533

译者:

出版时间:1998-03-16

价格:USD 225.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471239307

丛书系列:

图书标签:

• 金属簇
• 催化
• 金属配合物
• 多核金属簇
• 均相催化
• 配位化学
• 有机金属化学
• 团簇化学
• 催化剂
• 金属化学

催化：多核金属簇配合物的力量 引言 催化是现代化学工业的基石，它驱动着从石油化工到制药的无数关键过程。而催化剂的设计与优化，则是一个充满挑战与机遇的领域。在众多的催化剂体系中，多核金属簇配合物因其独特的结构、电子性质以及由此产生的非凡催化活性，正日益受到科研界的瞩目。本书《催化：多核金属簇配合物的力量》旨在深入探讨这一前沿领域，揭示多核金属簇配合物在催化领域 vast 的潜力与应用。 多核金属簇配合物的迷人世界 多核金属簇配合物，顾名思义，是指包含两个或两个以上金属原子，并通过金属-金属键或其他桥连基团连接而成的离散分子实体。这些簇的核心结构可以呈现出多样化的几何形状，如三角形、四面体、八面体，甚至是更复杂的结构。金属原子的组合也极其丰富，可以是同种金属（同核簇），也可以是不同金属（异核簇），它们可以共享电子，形成独特的电子环境，从而赋予簇整体非凡的反应活性。 与单核金属配合物相比，多核金属簇配合物拥有更丰富的电子轨道和更复杂的配位环境。金属原子之间的协同作用，以及簇核与配体之间的协同效应，使得它们能够稳定低价态的金属中心，形成活性更高的催化物种。这种多金属中心之间的电子转移和能量传递，为催化反应提供了新的途径和可能性。 催化机制的深度解析 本书将系统地阐述多核金属簇配合物作为催化剂的多种催化机制。我们将深入剖析： 电子效应与协同催化： 多核金属簇中金属原子之间的电子密度重叠和转移，能够显著改变金属中心的电子性质，使其更容易与反应物结合，并促进键的活化。例如，一个金属中心可能通过吸附和活化反应物，而另一个金属中心则负责提供电子或稳定中间体，从而实现高效的协同催化。我们将通过具体的例子，展示这种电子协同效应如何加速反应速率，提高选择性。 结构变化与催化适应性： 多核金属簇配合物的结构并非一成不变，在催化循环中，它们可能经历结构重排、配体脱落或重组等过程。这种结构的可塑性使得催化剂能够适应不同的反应阶段，优化中间体的形成与转化。本书将详细介绍这些动态的结构变化如何影响催化活性和稳定性。 金属-金属键的作用： 金属-金属键是多核金属簇的核心特征之一。这些键的存在不仅稳定了簇的结构，也为电子的离域化提供了通道。我们将探讨金属-金属键的性质（如键级、键长）如何影响簇的电子结构和催化性能。 配体调控与催化性能优化： 配体在多核金属簇配合物的催化性能中扮演着至关重要的角色。它们不仅可以稳定金属簇，还可以通过空间位阻和电子效应来调控金属中心的反应活性和选择性。本书将探讨不同类型配体（如膦配体、氮杂环卡宾、氧化物）的设计如何精细调控催化剂的性能，实现对特定反应的高度选择性。 多核金属簇在关键催化反应中的应用 本书将聚焦于多核金属簇配合物在多个重要催化反应中的广泛应用，并深入分析其催化原理： 氧化还原催化： 碳氢键活化与官能团化： 这是一个极具挑战性的反应，旨在将惰性的碳氢键转化为更有用的官能团。多核金属簇配合物，特别是那些具有高氧化态金属中心的簇，能够有效地活化C-H键，并实现区域选择性和立体选择性的官能团化，例如羟基化、胺化和卤代。我们将讨论其催化这些过程的独特优势，以及在合成复杂有机分子中的潜力。 选择性氧化： 从醇、醛到烯烃、芳烃，选择性氧化是化学合成中不可或缺的一环。多核金属簇配合物能够提供多样的氧化态金属中心，并协同作用，实现对底物的精准氧化，避免过度氧化或副产物的生成。我们将探讨其在温和条件下实现高选择性氧化的机理。 非均相氧化反应： 将多核金属簇负载到多孔材料上，可以构建高效的多相催化剂，用于工业上的氧化过程，如烯烃环氧化、烷烃氧化等。本书将讨论如何设计具有高稳定性和易于回收的非均相多核金属簇催化剂。 偶联反应： 交叉偶联反应： 例如 Suzuki、Heck、Sonogashira 等偶联反应，是构建碳-碳键和碳-杂原子键的强大工具。多核金属簇配合物，尤其是钯、镍等金属簇，在这些反应中展现出优异的活性和选择性，能够实现更广泛的底物兼容性和更低的催化剂用量。我们将分析多核结构如何促进氧化加成、转金属化和还原消除等关键步骤。 C-N、C-O 偶联： 构建C-N和C-O键是合成含氮和含氧化合物的关键。多核金属簇配合物在胺化和醚化反应中也显示出显著的潜力，能够以高效和选择性的方式实现这些转化。 聚合反应： 烯烃聚合： 多核金属簇配合物，特别是那些含有早期过渡金属（如 Ti, Zr）的簇，在烯烃聚合中表现出独特的性能，可以调控聚合物的分子量、微观结构和分散度。我们将探讨多核结构如何影响单体的插入模式和链增长过程。 开环聚合： 环状单体的开环聚合是制备聚酯、聚酰胺等高分子材料的重要方法。某些多核金属簇配合物能够有效地催化这类反应，并控制聚合物的结构和性能。 小分子活化： CO2 活化与转化： CO2 是一种丰富的碳源，其活化与转化对于实现碳循环和发展可持续化学至关重要。多核金属簇配合物，特别是那些含有碱金属或碱土金属的簇，能够有效地吸附和活化 CO2，并催化其转化为甲醇、甲酸盐、碳酸酯等有价值的化学品。 N2 活化： 氮气是地球上含量最丰富的气体，但其惰性极高，难以直接利用。多核金属簇配合物，特别是那些含有具有低配位数的金属中心的簇，有可能实现 N2 的直接活化和转化，例如将其转化为氨或有机胺。 理论计算与实验验证的协同 本书将强调理论计算在理解多核金属簇催化机理中的重要作用。量子化学计算，如密度泛函理论（DFT），能够提供关于反应路径、过渡态能量、中间体结构以及电子分布的宝贵信息，从而指导实验设计和催化剂优化。我们将展示理论计算如何与实验数据相结合，共同揭示多核金属簇催化过程的微观细节。 未来展望与挑战 尽管多核金属簇配合物在催化领域展现出巨大的潜力，但仍存在一些挑战： 催化剂的稳定性和寿命： 许多多核金属簇在苛刻的反应条件下可能不稳定，容易发生解体或失活。提高催化剂的稳定性和延长其使用寿命是当前研究的重点。 规模化制备与应用： 实验室合成的多核金属簇配合物往往需要复杂的步骤，难以实现大规模的工业化生产。发展经济高效的制备方法是推动其应用的关键。 机理的深入理解： 尽管取得了一些进展，但许多多核金属簇催化反应的复杂机理仍有待进一步阐明。更精密的表征技术和更先进的理论计算方法将有助于揭示其催化密码。 设计新颖的催化剂： 通过理性设计，开发具有更高活性、更好选择性和更长寿命的新型多核金属簇配合物，是持续创新的动力。 结论 《催化：多核金属簇配合物的力量》将为读者提供一个全面而深入的视角，了解多核金属簇配合物作为一类充满活力的催化剂在化学合成中的重要作用。通过对催化机理的深入解析、对关键催化反应应用的详尽介绍，以及对理论计算与实验验证协同的强调，本书将激发科研人员和工程师对这一前沿领域的兴趣，并为开发更高效、更可持续的化学过程提供重要的理论指导和技术支持。本书相信，随着研究的不断深入，多核金属簇配合物必将在未来的催化科学与技术中扮演越来越重要的角色。

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